城轨车辆转向架教学课件PPT.ppt

城轨车辆-转向架,两轮对的车辆和具有转向架的车辆,具有转向架的车辆转弯,概述,把两个或几个轮对用专门的构架（或侧架）组成的一个小车，称为转向架。常见的多轴车辆一般采用带转向架的结构形式。,定义：,概述,转向架是机车车辆最重要的组成部件之一。其结构是否合理直接影响机车车辆的运行品质、动力性能和行车安全（对应于“三性”：平稳性、稳定性和安全性）。 高速列车在全世界各地的极速奔驰，现代城轨车辆的飞速发展，无一不与转向架技术的进步发展息息相关。 可以毫不夸张的说，转向架技术是“靠轮轨接触驱动运行的现代机车车辆”得以生存发展的核心技术之一。,走行部与转向架,第一节、转向架的作用、组成和分类,一、作用,1.承载（传力）-承受重量，均匀分配轴重 2.缓冲（平稳、减振）- 3.转向-顺利通过曲线 4.制动 5.驱动（牵引）,第一节、转向架的作用、组成和分类,二、组成及各部分的作用,第一节、转向架的作用、组成和分类,四、转向架分类,1.按轴数分类： 两轴、三轴、四轴（极少）,第一节、转向架的作用、组成和分类,四、转向架分类,2.按弹簧装置形式分类 （1）一系悬挂（绝大多数货车及早期客车） （2）两系悬挂（客车、机车、高速货车）,第一节、转向架的作用、组成和分类,四、转向架分类,3.按轴箱定位形式分类 轴箱定位装置是指约束轮对轴箱与构架之间相对运动的机构。 （1）拉板式定位（2）拉杆式定位（3）转臂式定位（4）层叠橡胶弹簧定位/八字/认字形橡胶定位（5）干摩擦式导柱定位（6）导框式定位,第一节、转向架的作用、组成和分类,四、转向架分类,3.按轴箱定位形式分类,第一节、转向架的作用、组成和分类,四、转向架分类,3.按轴箱定位形式分类,第一节、转向架的作用、组成和分类,四、转向架分类,4.车架与转向架之间的连接装置形式分类： （1）有心盘转向架 （2）无心盘转向架 （3）铰接式转向架/关节式转向架,第一节、转向架的作用、组成和分类,四、转向架分类,4.车架与转向架之间的连接装置形式分类：,第一节、转向架的作用、组成和分类,四、转向架分类,4.车架与转向架之间的连接装置形式分类：,第一节、转向架的作用、组成和分类,四、转向架分类,4.车架与转向架之间的连接装置形式分类：,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,一、DK3型地铁车辆转向架（老北京地铁）,206kp,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,一、DK3型地铁车辆转向架（老北京地铁）,图3-71北京地铁DK3型转向架1轴箱弹簧2构架3摇枕弹簧4纵向拉杆5基础制动装置,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,一、DK3型地铁车辆转向架（老北京地铁）,1.轮对轴箱弹簧装置,图3-72北京地铁DK3型转向架轮对轴箱弹簧装置1轴箱体2滚道座3钢球4弹簧前盖5轴箱弹簧6螺栓7弹簧定位座8橡胶缓冲垫9螺母10外套11硫化橡胶12内套13心轴,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,一、DK3型地铁车辆转向架（老北京地铁）,2.摇枕弹簧装置,图3-74摇枕弹簧装置1摇枕配管2下心盘3摇枕4下旁承摩擦板5密封环6橡胶垫7空气弹簧8牵引拉杆9高度控制装置10电磁阀及单向阀组成,思考：1.摇枕的作用 2.为什么现代城轨车辆转向架采用无摇枕结构 3.转向架中三个力的传递过程,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,一、DK3型地铁车辆转向架（老北京地铁）,3.转向架构架,DK3型转向架构架是由20SiMn低合金钢铸成或采用钢板焊接结构，在水平面呈H形，属于H型构架。它包括两根横梁和两根侧梁，各梁壁厚均12mm。在构架上焊有电机座、齿轮箱吊座及各种制动吊座。,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,一、DK3型地铁车辆转向架（老北京地铁）,三个力的传力过程,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,一、SMC型地铁车辆转向架（上海地铁 ）,1.组成：轮对、轴箱、八字形橡胶轴箱定位装置、构架、空气弹簧、中心销、驱动装置、基础制动装置,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,一、SMC型地铁车辆转向架（上海地铁 ）,1.组成：轮对、轴箱、八字形橡胶轴箱定位装置、构架、空气弹簧、中心销、驱动装置、基础制动装置,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,二、深圳5号线地铁车辆转向架（ZMA080）,2.结构特点： （1）轴箱定位装置：采用八字形橡胶定位-传递各种力 （2）二系悬挂： 橡胶空气弹簧直接与车体相连-承载，同时允许在适当范围内回转 “Z”字型牵引拉杆+中央牵引销传递纵向力，实现回转，弹性侧挡传递横向力 抗侧滚扭杆配合空气弹簧限制车体的过度侧滚,中央牵引销连接装置示意图,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,二、深圳5号线地铁车辆转向架（ZMA080）,中央牵引连接装置,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,二、深圳5号线地铁车辆转向架（ZMA080）,三个力的传递过程,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,三、成都地铁车辆转向架,第二节、几种典型的城轨车辆转向架简介,三、成都地铁车辆转向架,由于采用了低横向刚度的轴箱橡胶弹簧，减轻了车辆通过曲线时的横向力, 从而提高了车辆在曲线上的运行性能。,第三节、转向架的构架,一、组成及作用,1.作用 转向架构架是转向架的骨架，用以联系（安装）转向架各组成部分和传递各方向的力，并用来保持车轴在转向架内的位置。 2.组成 一般由左右两侧梁和一个或几个横梁（或端梁）等组成。 侧梁的作用：不仅是向轮对（或轮组）传递垂向力、横向力和纵向力的主要构件，还用来规定轮对的位置； 横梁的作用：保证构架在水平面内一定的刚度，并保持各轴的平行及承托牵引电动机等部件。,第三节、转向架的构架,一、组成及作用,第三节、转向架的构架,二、构架的几种形式,H型：TGV-Y230 口型：ICE-1 日型：TGV-Y225，CRH1 II型：CRH5 目型：DF8/SS9,第三节、转向架的构架,二、构架的几种形式,第三节、转向架的构架,三、几种典型城轨车辆转向架构架简介,1.北京地铁DK3型转向架构架 由20SiMn低合金钢铸造而成，在水平面呈H形，属H形构架。包括两根侧梁两根横梁，各梁壁厚均为12mm。在构架上焊有电机安装座、齿轮箱吊座及各种制动吊座等。 2.上海地铁车辆SMC型转向架构架 该构架为箱型焊接结构，由两根侧梁和两根横梁组成H形。横梁两端做成导框形状，导框内部设有弹簧安装座，用以安装八字形橡胶弹簧。此外构架上还设有各种安装座及吊座，用以安装转向架的各种部件。,第三节、转向架的构架,三、几种典型城轨车辆转向架构架简介,3.城铁采用的无摇枕“H”型构架,第三节、转向架的构架,三、几种典型城轨车辆转向架构架简介,3.成都地铁转向架构架,第三节、转向架的构架,三、几种典型城轨车辆转向架构架简介,3.成都地铁转向架构架,第四节、弹簧装置及减震器,一、概述,1.弹簧的种类：圆弹簧、板弹簧、橡胶弹簧、空气弹簧,缓冲！,第四节、弹簧装置及减震器,一、概述,1.弹簧的种类：圆弹簧、板弹簧、橡胶弹簧、空气弹簧,第四节、弹簧装置及减震器,一、概述,2.减振器种类：液压减振器、摩擦减振器（阻尼弹簧减振）,衰减！,第四节、弹簧装置及减震器,一、概述,2.减振器种类：液压减振器、摩擦减振器,第四节、弹簧装置及减震器,一、概述,2.减振器种类：液压减振器、摩擦减振器,第四节、弹簧装置及减震器,一、概述,（1）.一系悬挂：仅在构架和轴箱之间设有一系簧的弹簧悬挂，一般用于中低速货运机车和铁路货车。 （2）.两系悬挂：既有第一系悬挂，又在车体和转向架之间设有第二系簧的弹簧悬挂，用于中高速客运机车和铁路客车。 目的：可减少弹簧装置的合成刚度、增大其总静挠度，改善铅垂方向的运行平稳性和减少车辆对线路的动作用力。,3.城轨车辆上的弹簧减振装置：,第四节、弹簧装置及减震器,二、弹簧装置的作用,1.分配给各轴一定的载荷，并使分配的重量在车轮经过不平顺线路时不发生显著变化。 2.缓和冲击，使运行平稳。 3.改善机车车辆的横向运动性能和曲线通过性能。 无弹簧时，车辆经过不平顺处的动作用力,第四节、弹簧装置及减震器,二、弹簧装置的作用,（1）无弹簧时，车辆经过不平顺处的动作用力 因为通过不平顺处的时间很短，0.01秒或更短，所以冲击加速度可高达5-10g,第四节、弹簧装置及减震器,二、弹簧装置的作用,（2）有弹簧时，车辆经过不平顺处的动作用力 期中： 簧下部分动作用力 簧上部分对弹簧装置的反作用力 P轮载荷；g重力加速度；k弹簧刚度；h不平顺高度；q簧下重量,第四节、弹簧装置及减震器,二、弹簧装置的作用,第四节、弹簧装置及减震器,二、弹簧装置的作用,第四节、弹簧装置及减震器,三、圆弹簧,1.圆弹簧的总特点 （1）重量轻（2）运动灵活（3）无阻尼 2.单圈圆弹簧 单圈圆弹簧尺寸受安装 所处空间限制或者簧条太粗 3.双圈圆弹簧 内外圆簧旋向相反。,第四节、弹簧装置及减震器,四、橡胶弹簧,一般情况下，橡胶弹簧只做压弹簧和扭转簧，不做拉簧。 因为拉伸时，橡胶对局部缺陷和表面拉伤非常敏感。 1.特点： （1）结构简单，重量轻 （2）减振性能好，特别是能吸收高频振动，且频率越高阻尼越大 （3）维护简单，不必经常检查（不存在突然折断的可能） （4）橡胶性能不稳定（高温老化，低温脆化），制造工艺复杂,第四节、弹簧装置及减震器,五、空气弹簧,什么是空气弹簧？就是将压缩空气密封在橡胶膜（或囊）中形成的具有一定刚度的弹性体。 能改善乘坐舒适性和通过曲线的性能，能有效缓和车体的垂向和横向振动。,第四节、弹簧装置及减震器,五、空气弹簧,1.特点 （1）刚度小，当量静挠度大-空气弹簧能大幅度地增加当量静挠度，可使弹簧悬挂装置设计得很柔软，这样可降低车辆的自振频率 （2）具有非线性特性-可以根据车辆振动性能的需要,设计成具有比较理想的弹性特性曲线。在平衡位置振动幅度较小时，刚度较低；若位移过大，刚度显著增加以限制车体振幅。 （3）刚度随载荷变化-保持空重车时，车体自振频率几乎相等，使空重车不同状态运行平稳性几乎相同。,第四节、弹簧装置及减震器,五、空气弹簧,1.特点 （4）高度可自动调节-空气弹簧与高度控制阀并用时，可使车体在不同静载荷下，保持地板面距轨面高度基本不变。 （5）可充分利用其横向弹性-同一空气弹簧可以同时承受三维方向的载荷。利用空气弹簧的横向弹性特性，可以代替传转向架的摇动台装置，从而简化结构，减轻自重。 （6）能产生适宜阻尼-在空气簧本体与附加空气室之间设有适宜的节流孔，可以产生适宜的阻尼，以代替垂向液压减振器。,第四节、弹簧装置及减震器,五、空气弹簧,1.特点 （7）具有吸振和隔音性能-空气弹簧具有良好的吸收高频振动和隔音性能 （8）缺点：结构复杂、附件多、制造成本高、维护检修复杂,第四节、弹簧装置及减震器,五、空气弹簧,2.空气弹簧装置系统的组成 空气弹簧本体 高度控制阀 差压阀 附加气室 滤清器,第四节、弹簧装置及减震器,五、空气弹簧,空气弹簧本体 空气弹簧的下部通风口与附加空气室连接，上部进风口与车体的管路连接。空气弹簧的胶囊气室与附加空气室间的节流孔，对车体的垂向振动起到一定的衰减作用，因此不需要加装垂直油压减振器。 胶囊下部的叠层橡胶堆是为了通过曲线时减小胶囊的载荷。另外， 当空气弹簧内无空气压力时，叠层橡胶堆能起到一定的垂直减振作用，也能保证车辆安全行驶（需要限速）。,第四节、弹簧装置及减震器,五、空气弹簧,高度控制阀 在每辆车的转向架和车体之间安装4个高度阀，调节空气弹簧的充气、排气。高度阀只能用来检测车体与转向架之间、由于乘客负载引起的高度变化，使得车辆处于恒定的平衡高度。而不能用于补偿车轮和转向架等零件的磨损。高度阀不感带为 5 mm。 水平杠杆和调整杆的功能是将由于乘客负载引起的高度变化信息，准确地传递给高度调整阀；调整杆安装在构架与车体底架上的高度阀的水平杠杆之间，两端使用球形关节轴承，能满足车体与转向架间足够的容许位移。,1 高度阀 2 水平杠杆 3 高度阀调整杆4 安全吊链,第四节、弹簧装置及减震器,五、空气弹簧,高度调整阀,第四节、弹簧装置及减震器,五、空气弹簧,差压阀 差压阀作用：保证一个转向架两侧空气弹簧的内压之差，不能超过为保证行车安全规定的某一定值（一般0.08Mpa），若超出时，则差压阀自动沟通左右两侧的空气弹簧，使压差维持在该定值以下。差压阀在空气弹簧悬挂系统装置中起保证安全的作用。如图2-34 所示。,第四节、弹簧装置及减震器,六、液压减振器,1.工作原理：主要是利用液体粘滞阻力所做的负功来吸收振动能量，它的优点在于它的阻力是振动速度的函数，振幅的衰减量与幅值大小有关，振幅大时衰减量也大，反之亦然；缺点在于结构复杂，成本高，维护困难，受外界温度影响。为了改善振动性能，客车广泛采用性能良好的油压减振器。,第四节、弹簧装置及减震器,六、液压减振器,如图所示，当活塞杆向上运动时(又称减振器为拉伸状态)，油缸上部油液的压力增大这样上下两部分油液的压差迫使上部部分油液经过心阀的节流孔流入油缸下部。油液通过节流孔时产生阻力，该阻力的大小与油液的流速、节流孔的形状和孔径的大小有关。当活塞扦向下运动时(又称减振器为压缩状态)，受到活塞压力的下部油液通过心阀的节流孔流入油缸上部也产生阻力，因此，在车辆振动时液压减振器起减振作用。,第五节、轮对轴箱装置,1 车轮 2 车轴 3 阻尼器 4 防尘挡圈 5 轴箱 6 轴箱弹簧 7 滚动轴承 8 测速齿轮 9 吊耳 10 轴箱端盖 11支架,第五节、轮对轴箱装置,一、轮对,1.轮对的组成 1车轴、2车轮（轮心、轮箍） 组装：轮心热套到车轴上，也可采用液压套装，轮箍热套到轮心。,第五节、轮对轴箱装置,一、轮对,2.轮对的组成及作用 作用： （1）承受全部载荷及冲击 （2）与钢轨粘着产生牵引力或制动力 （3）轮对滚动使车辆前进 （4）进过线路不平顺处时，直接承受垂向和侧向冲击,第五节、轮对轴箱装置,一、轮对,3.轮对的基本要求 （1）应有足够的强度，以保证在容许的最高速度和最大载荷下安全运行； （2）应在强度足够和保证一定使用寿命的前提下，使其重量最小，并具有一定弹性，以减小轮轨之间的相互作用； （3）应具备阻力小和耐磨性好的优点，这样可以只需要较小的牵引动力并能提高使用寿命； （4）应适用车辆直线运行，同时又能顺利通过曲线，还应具备必要的抵抗脱轨的安全性。,第五节、轮对轴箱装置,一、轮对,4.车轮的各部分名称及作用,1-踏面 2-轮缘 3-轮辋 4-幅板 5-轮毂,第五节、轮对轴箱装置,一、轮对,5.车轮的踏面形状 （1）锥形踏面（磨耗性严重） （2）磨耗性踏面（蛇形稳定性差）,第五节、轮对轴箱装置,一、轮对,车轮结构常见损伤,第五节、轮对轴箱装置,二、车轴,分类：实心车轴、空心车轴,1.轴颈 2.防尘板座 3.轮座 4.轴身,第五节、轮对轴箱装置,三、轴箱,第五节、轮对轴箱装置,三、轴箱,1.作用： 活动关节-连接轮对与构架的活动关节（同时将轮对的回转活动转变为构架的平面移动） 传力-传递牵引力、横向力和垂向力 运动-实现轮对与构架间的垂向运动和横动。 2.形式： 1)按轴承类型分，有滑动轴承轴箱和滚动轴承轴箱。 按轴箱定位形式分，有 2)根据轴端设备分，,第五节、轮对轴箱装置,三、轴箱,第五节、轮对轴箱装置,三、轴箱,第五节、轮对轴箱装置,三、轴箱,防滑轴端安装组成,接地轴端安装组成,普通轴端安装组成,ATP测速轴端安装组成,第五节、轮对轴箱装置,三、轴箱,轴箱组装,第六节、转向架和车体间的连接装置（二系悬挂）,一、作用,1.传递重力 2.传递纵向力和横向力 3.改善车辆的动力学性能 4.缓和钢轨对机车的冲击和振动 5.容许相互回转 形式：有牵引销+旁承 无牵引销+旁承,第六节、二系悬挂,二、有牵引销+旁承的连接方式(以上海地铁车辆为),1.结构原理：Z字型双牵引拉杆配合中央牵引销+旁承的连接装置工作原理图,第六节、二系悬挂,二、有牵引销+旁承的连接方式,第六节、二系悬挂,二、有牵引销+旁承的连接方式,2.特点,第六节、二系悬挂,抗侧滚扭杆的作用,第六节、二系悬挂,抗侧滚扭杆的作用,第六节、二系悬挂,抗侧滚扭杆的作用,第六节、二系悬挂,3.另一种中央牵引销+旁承的牵引方式,第六节、二系悬挂,3.另一种中央牵引销+旁承的牵引方式,工作原理图,第六节、二系悬挂,3.另一种中央牵引销+旁承的牵引方式,特别注意：牵引橡胶块必须预压缩后安装到浮动梁和横梁之间，以使该橡胶块的垂向和横向剪切刚度大大降低，这样有利于浮动梁上下左右灵活浮动，但传递牵引力和制动力时，由于橡胶块受压而刚度很大，因此没问题。,第六节、二系悬挂,4.无牵引销+旁承的牵引方式,第七节、基础制动装置,一、概述,定义：传送原动力并加以扩大产生制动力的部分称为基础制动装置。,第七节、基础制动装置,二、基础制动装置的形式,踏面闸瓦制动装置 盘形制动装置 磁轨制动装置,第七节、基础制动装置,二、基础制动装置的型式,盘形制动：,第七节、基础制动装置,二、基础制动装置的型式,1.可延长车轮寿命。 2.制动力稳定，制动功率高。 3.制动盘和闸片材料选择灵活。 4.盘形制动运用经济。 5.但，盘形制动代替踏面闸瓦制动后，将使簧下死重量有所增加，同时使轮轨间的粘着系数有所降低。,第七节、基础制动装置,二、基础制动装置的型式,基础制动装置的型式：,第七节、基础制动装置,二、基础制动装置的形式,磁轨制动装置的特点：,1.磁轨制动属于非粘着制动，它利用电磁铁吸引钢轨产生摩擦来消耗车辆运动能量； 2.磁轨制动能得到较大的制动力，常被用作车辆和高速列车紧急制动时的一种有效补充制动手段。,第七节、基础制动装置,二、基础制动装置的型式,制动倍率：,第七节、基础制动装置,二、基础制动装置的型式,第八节、驱动装置,一、作用,将牵引电机的扭矩有效的转化为转向架轮对转矩，利用轮轨的粘着机理，驱使车辆沿着钢轨运行。 二、结构形式 通常有轴悬式、架悬式和体悬式之分。,第八节、驱动装置,三、刚性轴悬式驱动机构,第八节、驱动装置,三、刚性轴悬式驱动机构,特点： 1.结构简单，检修方便； 2.簧下死重量大-电机和驱动齿轮箱的重量之半属簧下死重量，轮轨间的动作用力很大（且速度越高，轮轨动作用力越大）； 牵引电机、轴承和牵引齿轮等工作条件恶劣； 由于其驱动扭转弹性很差，往往造成集电器过载深圳损坏。 适用于：速度较低的轻轨车辆（有轨电车）,第八节、驱动装置,四、弹性轴悬式驱动机构,1.结构 与刚性轴悬式驱动机构相比，只是在车轴和电动机抱轴承间加了一根空心轴，而该空心轴两端通过弹性元件与左右车轮相连。而大齿轮与空心轴固结在一起。 2.特点 与刚性轴悬式驱动机构基本相同，只是轮轨动作用力经弹性元件缓冲后再传给齿轮和电机，但机构比较复杂。,第八节、驱动装置,五、挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置,第八节、驱动装置,五、挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置,第八节、驱动装置,五、挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置,第八节、驱动装置,五、挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置,深圳地铁一号线 长客转向架,第八节、驱动装置,五、挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置,深圳地铁一号线 株机厂转向架,第八节、驱动装置,五、挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置,WN联轴节,第八节、驱动装置,五、挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置,WN联轴节结构,半联轴节（外齿轴套）,外筒（内齿套筒）,中间隔板,第八节、驱动装置,五、挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置,WN联轴节运动分析,第八节、驱动装置,五、挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置,TD联轴节 结构,第八节、驱动装置,五、挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置,TD联轴节 结构,第八节、驱动装置,六、TGV动车转向架体悬式驱动装置,第八节、驱动装置,七、连杆轴体悬式驱动装置,第八节、驱动装置,七、连杆轴体悬式驱动装置,